Verfahren zur Herstellung eines Isoliermaterials. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Isoliermaterials. Sie betrifft auch ein synthetisches Isoliermaterial, welches bei Ultrahochfrequenz anwendbar ist und nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt ist.
Es ist bisher zwar möglich gewesen, syn thetische Isoliermaterialien zu erzeugen, die bei ultrahohen Frequenzen anwendbar sind, welche aber infolge Oxydation, VerhLste des Weichmachers, Phaseniunkehr usw. bei hohen Temperaturen über 70 C hart und spröde wer den. Es ist auch möglich gewesen, polymeri sierte Isoliermaterialien zu erzeugen, bei wel chen die Strukturänderung bei hohen Tem peraturen extrem niedrig ist; aber diese Iso liermaterialien sind wegen der schlechten elek trischen Eigenschaft für die Verwendung bei ultrahohen Frequenzen ungeeignet. Unter Ultrahochfrequenzen wird der Frequenzbe reich<B>100</B> bis 3000 MHz verstanden, obgleich.
es auch klar sein wird, dass das Isoliermaterial auch für niedrigere Frequenzen geeignet ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht in der Vermischung eines polymerisierten ali- phatischen Mono-Olefin niedrigen Molekular gewichtes, eines polymerisierten aliphatischen Mono-Olefin hohen Molekulargewichtes, eines synthetischen Kautschuks und eines poly merisierten aromatischen Viny 1-Kohlenwas- serstoffes und das Kaltwalzen der Mi schung.
Wenn gewünscht, können Kohlen wasserstoffmaterialien, wie Paraffinwachs, Ceresin-Wachs usw., der Mischung zugesetzt werden, um als Ausstosshilfe zu wirken.
Eine gute Komposition würde z. B. enthal ten: 10 Gewichtsteile synthetischen Kautschuk, 20 Teile Polyisobutylen des mittleren Mole- kularge -ichtes 12 000, 20 Teile Poly isobutylen des mittleren Molekulargewichtes 100 000, 50 Teile Polystyrol des mittleren Molekularge- wichtes 800 000 und 2 Teile Paraffinwachs. Im Banbury-Mischer wird dieses Material zu einer einheitlichen Masse gemischt und das Material gründlich zerkleinert.
Die Tempera tur des Materials im 1NIischer wird auf annä liernd 160 C während des Prozesses erhöht, und nachdem das Material gründlich ge mischt worden ist, wird es auf die Kaltwalze übertragen, wo die Temperatur schnell auf annähernd 32 C abfällt. Das Material wird stark gekühlt, um eine gute Verteilung des Polystyrols zu sichern.
Die Verwendung von Polyisobutylen mit zwei verschiedenen Molekulargewichten und der Einschluss von 10,00' synthetischem Kaut schuk an Stelle des mehr gebräuchlichen Kreppgummis ergibt mehrere Vorteile, welche dem Isoliermaterial der vorliegenden Erfin dung eigentümlich sind.
Es wird angenommen, dass das Polyisobu- tylen niedrigen Molekulargewichtes das Poly- isobutylen hohen Molekulargewichtes weich macht, was ein plastisches Material ergibt, welches wenig Festigkeit aufweist. Der syn thetische Kautschuk ist in der Mischung lös- ]ich und wirkt als ein Verstei@ungs-Agens der selben, und es wird angenommen, dass es die zusätzliche Eigenschaft hat,
eine Bindung zwi schen den verteilten Polystyrolteilchen und dem Polyisobutylen zu veranlassen. Das Ma terial weist so keine Anhäufung von Poly- styrolteilchen bei erhöhten Temperaturen auf, noch zeigt es Sprödheit beim Biegen, beides Erscheinungen, welche bei früher entwickelten vergleichbaren Materialien auftraten.
Das Vorhandensein von Polyisöbutylen niedrigen Molekulargewichtes hat den zusätz- lichen Vorteil, dass das Material bei niedriger Temperatur biegsam ist, während der hohe Gehalt von unwirksamen Füllstoffen, wie Polystyrol, dem Material Festigkeit bei erhöh ten Temperaturen gibt. Zum Beispiel zeigt ein wie oben präpariertes Material kein Zeichen von Sprödheit bei -40 , während es einer siebentägigen Erhitzung auf 75 ohne Defor mation oder Härteveränderung widersteht.
Die Verwendung des obigen Materials er gibt einen verbesserten Verlustfaktor und eine verbesserte dielektrische Konstante bei ultra hohen Frequenzen gegenüber vergleichbaren Isoliermaterialien. Das erfindungsgemässe Ma terial hat z. B. einen Verlustfaktor von 0,0007 und eine Dielektrizitätskonstante von unge fähr 2,4 bei 100 MHz.
Obgleich die Erfindung speziell in Verbindung mit der Verwendung von Polyisobutylen und Polystyrol, wie oben angegeben, beschrieben worden ist, können polymerisierte aliphatische Mono-Olefine an- statt Polyisobutylene und polymerisierte aro matische Vinyl-Kohlenwasserstoffe an Stelle von Polystyrol verwendet werden.
Als alipha- tische Mono-Olefine können verwendet werden Äthylen, Butylen, Propylen, Amylen und De- zylen.
Der Prozentsatz der Komponenten des Materials kann auch variiert werden. Zum Beispiel kann das Material 50 bis 20 7o synthe tischen Kautschuk, angenähert 10 bis 30<B>70</B> polymerisiertes aliphatisches Mono-Olefin nied rigen Molekulargewichtes,
10 bis 30 7 poly merisiertes aliphatisches Mono-Olefin hohen Molekulargewichtes und 30 bis 55 % poly merisierten aromatischen Vinyl-Kohlenwasser- stoff einschliessen.
Bezüglich dem Prozent satz des polymerisierten aromatischen Vinyl- Kohlenwasserstoffes, wie Polystyrol, ist ge funden worden, dass dieser Prozentsatz nicht geringer als 40 70 sein sollte, wenn ein guter Widerstand gegen Fliessen bei hohen Tem peraturen gefordert wird, und anderseits sollte er nicht grösser als 55 % sein, wenn eine Härtung nach ausgedehnter Erhitzung bei hohen Temperaturen vermieden werden soll. Der Prozentsatz von diesem Material kann auf weniger als 30 ,wo reduziert werden, wenn ein Widerstand gegen Fliessen bei hohen Tem peraturen nicht wesentlich ist.
Typische vor gezogene Zusammensetzungen für die Ver wendung eines 50-kg- Banbuxy-3Zischers für verschiedene Prozentsätze von Polystyrol wür den sein
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Polystyrol <SEP> Polyisobutylen <SEP> Polyisobutylen <SEP> Synthetischer
<tb> Mol <SEP> -Gew.12 <SEP> 000 <SEP> Mol:
<SEP> Gew.100000 <SEP> Kautschuk
<tb> A <SEP> 15 <SEP> kg <SEP> 12,5 <SEP> kg <SEP> 12,5 <SEP> kg <SEP> 10 <SEP> kg
<tb> B <SEP> 22,5 <SEP> kg <SEP> 10,5 <SEP> kg <SEP> 10,5 <SEP> kg <SEP> 6,5 <SEP> kg
<tb> C <SEP> 27,5 <SEP> kg <SEP> 10 <SEP> kg <SEP> 10 <SEP> kg <SEP> 2,5 <SEP> kg Es wird darauf aufmerksam gemacht, dass für die besten Ergebnisse der Prozentsatz von synthetischem Kautschuk vorzugsweise am meisten mit den Veränderungen im Prozent satz von Polystyrol variiert, so dass die Summe von Polystyrol und synthetischem Kautsclcuk in einem Gesamtbereich von 50 bis<I>60,w,</I> fällt,
obgleich andere Zusammensetzungen, die einen breiteren Bereich im Prozentsatz der oben angegebenen Bestandteile zeigen, auch ver wendet werden können.
Obgleich das Molekulargewicht des hoch molekularen Polyisobutylens oder anderer polymerisierter aliphatiseher Mono-Olefine in dem Beispiel mit 100 000 angegeben worden ist, ist ein Material mit einem Molekular- gewicht innerhalb des Bereiches von 60 000 bis 120 000 auch geeignet. Das Molekular gewicht des niedermolekularen Polyisobuty leas ist angenähert 12 000, während das mittlere Molekulargewicht des Polystyrols vorzugs weise rund 80 000 ist, obgleich diese Grössen natürlich nur den gewünschten oder vorge zogenen Gewichtsbereich angeben.
Es ist natürlich möglich, Mineralfüllstoffe in das Isoliermaterial einzuschliessen, aber solch ein Einschluss wird notwendigerweise die elektrischen Eigenschaften nachteilig be einflussen. Die vorgeschlagenen Zusammen setzungen sind als Dielektrikum für Frequen zen bis 3000 MHz geeignet, die Hinzufügung von mineralischen Füllstoffen würde den Be reich wahrscheinlich auf angenähert 100 MHz begrenzen. Wenn das Material nicht bei hohen Frequenzen verwendet wird, können als Füll stoffe Talk, besonders behandelter Ton usw. eingeschlossen werden.
Method of manufacturing an insulating material. The invention relates to a method for producing an insulating material. It also relates to a synthetic insulating material which can be used at ultra-high frequency and which is produced by the method according to the invention.
It has hitherto been possible to produce synthetic insulating materials that can be used at ultra-high frequencies, but which become hard and brittle at high temperatures above 70 C due to oxidation, behavior of the plasticizer, phase reversal, etc. It has also been possible to produce polymerized insulating materials in which the structural change at high temperatures is extremely low; but these insulating materials are unsuitable for use at ultra-high frequencies because of their poor electrical properties. Ultra high frequencies are understood to mean the frequency range <B> 100 </B> to 3000 MHz, although.
it will also be clear that the insulating material is also suitable for lower frequencies.
The inventive method consists in the mixing of a polymerized aliphatic mono-olefin of low molecular weight, a polymerized aliphatic mono-olefin of high molecular weight, a synthetic rubber and a polymerized aromatic vinyl 1 hydrocarbon and the cold rolling of the mixture.
If desired, hydrocarbon materials such as paraffin wax, ceresin wax, etc., can be added to the mixture to act as an ejection aid.
A good composition would e.g. B. contain: 10 parts by weight of synthetic rubber, 20 parts of polyisobutylene with an average molecular weight of 12,000, 20 parts of polyisobutylene with an average molecular weight of 100,000, 50 parts of polystyrene with an average molecular weight of 800,000 and 2 parts of paraffin wax. In the Banbury mixer, this material is mixed into a uniform mass and the material is thoroughly crushed.
The temperature of the material in the 1NI mixer is raised to approximately 160 ° C during the process, and after the material has been thoroughly mixed, it is transferred to the cold roll, where the temperature quickly drops to approximately 32 ° C. The material is strongly cooled to ensure that the polystyrene is well distributed.
The use of polyisobutylene of two different molecular weights and the inclusion of 10.00 'synthetic rubber in place of the more common crepe rubber provides several advantages inherent in the insulating material of the present invention.
It is believed that the low molecular weight polyisobutylene softens the high molecular weight polyisobutylene, resulting in a plastic material which is poor in strength. The synthetic rubber is soluble in the mixture and acts as a stiffening agent of the same, and it is believed that it has the additional property
to cause a bond between the dispersed polystyrene particles and the polyisobutylene. The material does not show any accumulation of polystyrene particles at elevated temperatures, nor does it show brittleness when bending, both phenomena that occurred with comparable materials developed earlier.
The presence of low molecular weight polyisobutylene has the additional advantage that the material is pliable at low temperatures, while the high content of ineffective fillers such as polystyrene gives the material strength at elevated temperatures. For example, a material prepared as above shows no sign of brittleness at -40 while withstanding seven days of heating at 75 without deformation or change in hardness.
The use of the above material gives an improved loss factor and dielectric constant at ultra high frequencies over comparable insulating materials. The inventive Ma material has z. B. a loss factor of 0.0007 and a dielectric constant of approximately 2.4 at 100 MHz.
Although the invention has been specifically described in connection with the use of polyisobutylene and polystyrene as noted above, polymerized aliphatic mono-olefins can be used in place of polyisobutylenes and polymerized aromatic vinyl hydrocarbons can be used in place of polystyrene.
Ethylene, butylene, propylene, amylene and decylene can be used as aliphatic mono-olefins.
The percentage of the components of the material can also be varied. For example, the material can be 50 to 20 70 synthetic rubber, approximately 10 to 30 70 polymerized aliphatic mono-olefin of low molecular weight,
10 to 30 7 high molecular weight polymerized aliphatic mono-olefin and 30 to 55% polymerized vinyl aromatic hydrocarbon.
Regarding the percentage of polymerized vinyl aromatic hydrocarbon such as polystyrene, it has been found that this percentage should not be less than 40 70 when good resistance to flow at high temperatures is required and, on the other hand, it should not be greater than 55% if hardening after extensive heating at high temperatures is to be avoided. The percentage of this material can be reduced to less than 30 where resistance to flow at high temperatures is not essential.
Typical preferred compositions for using a 50 kg Banbuxy 3 shaker for various percentages of polystyrene would be
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Polystyrene <SEP> Polyisobutylene <SEP> Polyisobutylene <SEP> Synthetic
<tb> moles <SEP> weight 12 <SEP> 000 <SEP> moles:
<SEP> by weight 100000 <SEP> rubber
<tb> A <SEP> 15 <SEP> kg <SEP> 12.5 <SEP> kg <SEP> 12.5 <SEP> kg <SEP> 10 <SEP> kg
<tb> B <SEP> 22.5 <SEP> kg <SEP> 10.5 <SEP> kg <SEP> 10.5 <SEP> kg <SEP> 6.5 <SEP> kg
<tb> C <SEP> 27.5 <SEP> kg <SEP> 10 <SEP> kg <SEP> 10 <SEP> kg <SEP> 2.5 <SEP> kg Attention is drawn to the fact that for the best Results that the percentage of synthetic rubber preferably varies the most with changes in the percentage of polystyrene such that the sum of polystyrene and synthetic rubber falls in a total range of 50 to <I> 60, w, </I>
although other compositions showing a broader range in percentages of the ingredients given above can also be used.
Although the molecular weight of the high molecular weight polyisobutylene or other polymerized aliphatic mono-olefins is given as 100,000 in the example, a material having a molecular weight within the range of 60,000 to 120,000 is also suitable. The molecular weight of the low molecular weight polyisobuty leas is approximately 12,000, while the average molecular weight of the polystyrene is preferably around 80,000, although these parameters of course only indicate the desired or preferred weight range.
It is of course possible to include mineral fillers in the insulating material, but such inclusion will necessarily adversely affect the electrical properties. The proposed compositions are suitable as a dielectric for frequencies up to 3000 MHz, the addition of mineral fillers would probably limit the range to approximately 100 MHz. If the material is not used at high frequencies, talc, specially treated clay, etc. may be included as fillers.